本文分为两部分内容：（因为侧重点不同qwq）

考研篇
期末篇（如有需要，请点击跳转）

书接上回，上回咱们说到物理层莫得感情，那今天咱们就来聊一聊数据链路层的故事哈~QAQ

1. 数据链路层概述

链路（Link）就是从一个结点到相邻结点的一段物理链路，而中间没有任何其他的交换结点。
数据链路（Data Link）是指把实现通信协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。
数据链路层以帧为单位传输和处理数据。

1.1 使用点对点信道的数据链路层

三个重要问题：

封装成帧
差错检测
可靠传输

1.2 使用广播信道的数据链路层

共享式以太网的媒体接入控制协议CSMA/CD
802.11局域网的媒体接入控制协议CSMA/CA

1.3 数据链路层的互连设备

网桥和交换机的工作原理
集线器（物理层互连设备）与交换机的区别

2. 封装成帧

封装成帧是指数据链路层给上层交付的协议数据单元添加帧头和帧尾，使之成为帧。
- 帧头和帧尾中包含有重要的控制信息。
- 帧头和帧尾的作用之一就是帧定界。
透明传输是指数据链路层对上层交付的传输数据没有任何限制，就好像数据链路层不存在一样。
- 例如，避免接收方对帧是否结束的误判。有以下两种方法：
- 面向字节的物理链路使用字节填充（或称字符填充）的方法实现透明传输。
- 面向比特的物理链路使用比特填充的方法实现透明传输。`
为了提高帧的传输效率，应当使帧的数据部分的长度尽可能大些。
- 帧的数据部分的长度应远大于帧头和帧尾的长度，这样才能提高帧的传输效率。因为仅从数据链路层来看，帧的数据部分才是真正要传输的数据，帧头和帧尾是为了实现数据链路层功能而额外添加的。
- 考虑到差错控制等多种因素，每一种数据链路层协议都规定了帧的数据部分的长度上限，即最大传送单元MTU。

2.1 `字节（字符）填充法`

在这里插入图片描述

在发送帧之前，对帧的数据部分进行扫描，每出现一个帧定界符（这里用flag表示了）或一个转义字符，就在其前面插入一个转义字符。
转义字符，是一种特殊的控制字符，其长度为1个字节，十进制值为27。上图用ESC来表示转义字符。

2.2 `零比特填充法`

在这里插入图片描述

在发送帧之前，对帧的数据部分进行扫描，每5个连续的比特1后面就插入1个比特0，这样就确保了帧定界在整个帧中的唯一性。

3. 差错检测

实际的通信链路都不是理想的，比特在传输过程中可能会产生差错：1可能会变成0，而0也可能变成1。这称为比特差错。或称为误码。
在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特总数的比率称为误码率BER。
使用差错检测码来检测数据在传输过程中是否产生了比特差错，是数据链路层所要解决的问题之一。

如图，其帧尾中包含了一个长度为4字节的帧检验序列FCS字段，作用是让接收方的数据链路层检查，帧在传输过程中是否产生了误码。
在这里插入图片描述

3.1 奇偶校验

在这里插入图片描述

在待发送的数据后面添加1位奇偶校验位，使整个数据（包括所添加的校验位在内）"1"的个数为奇数（奇校验）或偶数（偶校验）。
如果有奇数个位发生误码，则奇偶性发生变化，可以检查出误码。
如果有偶数个位发生误码，则奇偶性不发生变化，即每个误码对奇偶性的影响抵消了，不能检查出误码（漏检）。
由于这种方法的漏检率较高，所以在计算机网络中一般不采用奇偶校验。